论国内外可靠性研究发展现状及特点

论国内外可靠性研究的现状及特点

文章摘要：可靠性是一门新兴的工程学科。近年来，世界各发达国家已把可靠性技术和全面质量管理紧密地集合起来，有力地提高了产品的可靠性水平。可靠性工程诞生在20世纪40年代。在五六十年代已经被应用到了航天工业当中。进入70年代，各种各样的电子设备或系统广泛用到可靠性技术。八九十年代可靠性研究进入更深层次的研究和发展。

进入21世纪之后，提高产品的可靠性，更是提高产品的质量关键。国内外把对可靠性的研究工作提高到节约资源和能源的高度来认识。在现代生产中，可靠性技术已贯穿于产品的开发研制、设计、制造、实验、使用、运输、保管及维修保养等各个环节。

以下是对国内外可靠性研究目前的进展及成功的介绍，并从中得到可靠性研究在新世纪发展当中又产生的新特点。

文章关键词：可靠性研究现状特点美国德国中国海洋可靠性土地可靠性

一、世界一些国家应用可靠性理论的情况。

（1）美国在以下几个方面都运用可靠性理论对他的工业生产进行了科学的规范，美国在可靠性的理论研究及工业应用方面堪称是代表。

美国是结构可靠性理论与应用的代表，也是国际上较早开展结构可靠度研究的国家之一，公认1947年美国Freudenthal A. M.教授的论文“结构安全性”是结构可靠性理论系统研究的开始，

现在，在美国混凝土规范ACI 318一02中，将抗力折减系数必由0.8提高到0.9，这将导致梁板等受弯构件的纵向受拉钢筋减少约10%。在解释这一变化时，该规范指出是基于过去和现在的可靠度分析、对材料性能的统计的研究。

其次、在公路桥梁方面，新一代的美国和加拿大规范都采用了基于概率的荷载与抗力系数设计规范，如美国州公路与运输官员协会的《桥梁荷载与抗力系数设计规范》( AASHTO LRFD 1994)，加拿大《安大略公路桥梁设计规范》(OHBDC 1979, 1983，1991)和《加拿大公路桥梁设计规范》( CHBDC 2000)。在美国，公路管理联合会(F H WA)重视支持长远技术项目的研究，其中之一是贯彻荷载与抗力系数

设计方法。美国州公路与运输官员协会制定了一个过渡时间表，2007年10月1日之后，所有新桥的设计必须使用荷载与抗力系数设计规范[6]。

（2）欧洲——主要以德国为代表的一些国家对可靠性的研究及应用。

德国有一套非常完善和详细的国家标准，称为“国家工业标准(DIN)”。国家工业标准包括结构设计，而且非常成熟并包含了工程的各个方面。先前的规范采用综合安全系数法(荷载<强度/FS)，类似于容许应力法，最新的德国荷载规范DIN 1055(草案)和混凝土设计规范DIN 1045(草案)采用了以可靠度为基础的分项系数方法。

目前，正式的欧洲规范正在实施过程中，由于欧洲规范采用了以概率为基础的极限状态设计法，这也就意味着在欧洲共同体范围内，结构的设计方法正逐步向可靠性设计法过渡。

（3）在亚洲我国应该是可靠度应用研究和在设计规范中应用最早的国家。除中国外，还有日本。

在我国，最早是由电子工业部门开始可靠性工作的，从1984年开始，在国防科工委的统一领导下，结合中国国情并积极汲取国外的先进技术，组织制定了一系列关于可靠性的基础规定和标准。1985年10月国防科工委颁发的《航空技术装备寿命与可靠性工作暂行规定》，是我国航空工业的可靠性工程全面进入工程实践和系统发展阶段的一个标志。1987年5月，国务院、中央军委颁发《军工产品质量管理条例》明确了在产品研制中要运用可靠性技术；1987年12月和1988年3月先后颁发的国家军用标准GJB368—87《装备维修性通用规范》和GJB450—88《装备研制与生产的可靠性通用大纲》，可以说是目前我国军工产品可靠性技术具有代表性的基础标准。与此同时，各有关工业部门、军兵种越来越重视可靠性管理，加强可靠性信息数据和学术交流活动。全国军用电子设备可靠性数据交换网已经成立；全国性和专业系统性的各级可靠性学会相继成立，进一步促进了我国可靠性理论与工程研究的深入展开。

二、其他一些方面的研究与进展特点。

随着时代科学技术的发展可靠性理论研究及应用在越来越多方面得到了发展，可靠性的发展特点呈现多点、多元化发展。这也从侧面说明可靠性研究的现实价值。

（1）海洋结构可靠性设计的研究

近几年，结合极限状态设计法的应用，国外在海洋结构平台的可靠度设计方面进行了大量的研究。美国石油协会(API) 1997年给出了已有海洋平台结构基于可靠度的评估准则，在API的指南中明确给出了目标可靠指标和失效的后果，同时提出了海洋平台抗风和抗震评估准则。在关于可靠度和性能的章节中，特别对抗震进行了研究。2000年，AEA技术公司完成了健康与安全执行委员会资助的一个项目“SINTAP(结构整体评估项目)方法的分项系数”，针对不同的目标可靠指标确定了海洋平台钢结构断裂和塑性破坏的分项系数。1995年总部在挪威、以知识和技术为先导的DNV公司完成了“海洋结构可靠度分析指南”的系列报告:总则、针对套管海洋平台的应用，该报告系统给出了海洋结构可靠度的分析方法。

（2）土工方面的可靠性研究

1)修改规范，引入土的随机模型和可靠度系数;

2)定义土参数的特征值，同时考虑确定每种土特性的平均和最小值;

3)对目前使用的容许应力设计方法进行校准和比较;

4)使用经可靠度校准的荷载与抗力系数校核方法;

5)改进AASHTO规范中有关土工条文的可读性，便于设计人员理解;

6)支持荷载与抗力系数设计方法的合作研究，包括正在进行的NCHRP项目和国际合作;

7)导各州使用荷载与抗力系数设计方法;

8)建立鼓励在土工中采用荷载与抗力系数设计的机制;

9)建立一套评估改进效果、成功程度的标准;

（3）基于性能和可靠性的设计

（4）结构可靠性专业培训和教育

随着结构可靠性理论的发展和在结构设计规范中的应用，结构工程师对结构设计基础和方法必须有充分的认识。因此结构可靠性专业培训和教育势必是重要的。

另外为使未来结构工程师对结构设计基础和方法有充分的认识，国外很多设有土木工程专业的大学也开设了结构可靠度的课程。美国2002年做了一项调查，在设置有土木工程专业的大学中，有70个大学开设有结构可靠度课程。